蚯蚓堆肥处理活性污泥过程中水溶性有机物与硝化活性之间的关联

It was found that low molecular weight organic acids or dissolved organic matter (DOM) in sewage sludge could inhibit the growth of autotrophic microorganism. Significant inhibitory effects of the DOM of the sewage sludge on nitrification were observed in our preliminary experiments. However, little information is known how DOM affects nitrification of sewage sludge. It is important to understand the impact of DOM on nitrification that is available for sewage sludge management and for a better understanding of the significant increase of nitrate nitrogen. Therefore, the objective of the present study is to identify the possible inhibitory substances of DOM during vermicomposting and to evaluate their impacts on nitrification of sewage sludge. The interactions between earthworms, DOM and microorganisms, which are very important for understanding the N transformation mechanisms, are also investigated.

我们初步研究发现，随着城市生活污泥中DOM含量增加，其硝态氮含量是下降的，但在蚯蚓堆肥过程中，硝态氮含量则大幅上升。为了搞清楚污泥中DOM与硝化作用能力之间的关系，从而提出合理的污泥硝化反应调控的有效措施。项目拟从蚯蚓堆肥过程中DOM的变化对硝化反应的影响；城市生活污泥中硝化反应抑制物质的确定；外源DOM对硝化细菌作用的影响等方面展开研究。通过研究，明确DOM对污泥硝化反应的抑制作用，理清蚯蚓、DOM和硝化细菌之间的关系，初步揭示蚯蚓对污泥有机N矿化过程中硝化反应的影响，为正确阐明蚯蚓处理过程中污泥N营养元素转化的机制提供基础资料。

利用蚯蚓处理城市生活污泥，对堆肥过程中水溶性有机物（DOM）特征和重金属形态等的变化进行了研究，探讨了外源DOM和其他因素（如重金属等）对土壤硝化反应的影响。利用实时荧光定量PCR方法等分子生物学技术，分析了外源有机物等对土壤氧化细菌（AOB）和氨氧化古菌（AOA）等的影响，研究了外源有机物等对土壤硝化活性的影响机制。结果表明，蚯蚓处理后，污泥小分子有机物大幅减少，疏水性组分比例升高，DOM主要含蛋白质、多糖和芳香族物质，小分子DOM以色氨酸、络氨酸和葡萄糖等物质为主。外源有机物对土壤硝化活性实验表明，小分子水溶性有机物可显著抑制土壤硝化率，降低土壤硝化活性，而重金属等的影响则是低含量可促进土壤硝化活性，含量升高则产生抑制作用。AOA的量远高于AOB，菌群微生物多样性指数（香农指数）分析表明，外源有机物和重金属等的添加均减少了AOA的丰富度而增加了AOB的丰富度。外源重金属能显著抑制AOA和AOB的amoA基因拷贝数，而外源有机物增加了AOA和AOB的amoA基因拷贝数。